[发明专利]一种分片组合式桥墩防护装置及其设计方法

权利要求书

1.一种分片组合式桥墩防护装置的设计方法，分片组合式桥墩防护装置包括紧固围设在桥墩外壁上的防护单元，所述防护单元包括若干结构相同的防护构件，每一所述防护构件均包括内层结构和外层结构，所述外层结构由若干加强筋分隔成密闭空腔，所述内层结构和所述空腔内均充填有填充物；

所述防护构件的两端且与所述外层结构、内层结构的两端壁一体设置有卡槽；所述防护单元通过卡箍在每一所述防护构件卡槽内的紧固件与所述桥墩紧固连接；所述紧固件包括卡箍在所述卡槽内的卡条以及用于紧固所述卡条接头的螺栓；

所述防护构件由所述内层结构、所述外层结构和所述加强筋组焊而成；所述内层结构中的所述填充物为低密度泡沫铝，所述空腔内的所述填充物为高密度泡沫铝；

其特征在于：包括以下步骤：

1)调查分析桥墩所处的地质环境、桥墩的结构型式、桥墩的布置形式和设计资料，确定冲击物的最大粒径D、冲击物对桥墩的最大冲击速度V和最大冲击能量W；

2)根据冲击物的最大粒径、冲击物对桥墩的最大冲击速度和最大冲击能量初步拟定单片防护构件的材料和几何尺寸；

3)计算冲击物对桥墩的冲击力F；

4)计算冲击物对桥墩的最大冲击载荷P_Max；

5)计算桥墩抗冲切强度F_pun；

6)计算桥墩抗冲切安全系数K；

7)判断桥墩抗冲切安全系数是否不小于桥墩安全系数阈值，如果是，则单片防护构件的材料和几何尺寸满足设计要求，否则返回步骤2)，重新修订单片防护构件的材料和几何尺寸，并重复步骤3)到步骤7)，直到单片防护构件的材料和几何尺寸能够满足设计要求。

2.如权利要求1所述的分片组合式桥墩防护装置的设计方法，其特征在于：所述步骤1)的冲击物的最大粒径D首先通过现场取样获取最大冲击物，然后用皮尺直接测量确定；冲击物对桥墩的最大冲击速度V包括坡面滚石对桥墩的最大冲击速度V和泥石流中大块石对桥墩的最大冲击速度V，其中，坡面滚石对桥墩的最大冲击速度V根据下式计算得到：

V=2gH]]>

式中，g为重力加速度；H为坡面滚石下落高度，采用激光测距仪量测量得到；

对于泥石流中大块石对桥墩的最大冲击速度V采用多普勒流速仪直接测量得到；

冲击物对桥墩的最大冲击能量W通过下式计算得到：

W=112ρgD3V2]]>

式中，ρ为冲击物的密度。

3.如权利要求1所述的分片组合式桥墩防护装置的设计方法，其特征在于：所述步骤3)中的冲击物对桥墩的冲击力F，通过下式计算得到：

F＝kδⁿ

式中，δ为冲击物与桥墩之间的接触压缩量；k，n为单片防护构件的材料参数，通过静力有限元试验或室内静力压痕试验获取。